Расчет приведен ниже в табл. 8, где в колонке "Параметр" указывается величина, подлежащая определению, в колонке "Формула или рекомендация" - сквозные номера пунктов, таблиц, рисунков, формул из методических указаний к курсовой работе.
Таблица 8
Пример расчета котла-утилизатора
№ п/п | Параметр | Формула или рекомендация | Расчет |
1 | 2 | 3 | 4 |
1 | Теплоемкость газов на входе в котел | сp = ∑ сp,i ·ri | 2,14×0,07+1,3854×0,16+1,372´ ´0,6+1,316×0,12+2,186×0,01+ +1,686×0,04=1,442 кДж/(м3·К) |
2 | Задаемся температурой газов на выходе из котла | Табл. 1 | 190ºС |
3 | Теплоемкость газов на выходе из котла | сp = ∑ сp,i ·ri | 1,871×0,07+1,317×0,16+1,311´ ´0,6+1,3×0,12+1,959×0,01+ +1,542×0,04=1,366 кДж/(м3·К) |
4 | Энтальпия газов при входе в котел | 1,442×750=1081,5 кДж/м3 | |
5 | Энтальпия газов на выходе из котла | 1,366×155=259,5 кДж/м3 | |
6 | Производится построение графика | I=f(t) | - |
7 | Энтальпия перегретого пара | По i-S диаграмме (рис. 6) | 3290 кДж/кг |
8 | Давление пара в барабане | Рб=Рпп+DР | 4+0,4=4,4 Мпа |
9 | Температура пара в барабане | ts по i-S диаграмме | 255 ºС |
10 | Энтальпия пара в барабане | i² по i-S диаграмме | 2840 кДж/кг |
11 | Энтальпия кипящей воды в барабане | i¢ по i-S диаграмме | 1117 кДж/кг |
12 | Энтальпия питательной воды | iпв = 4,19tпв | 4,19×100=419 кДж/кг |
13 | Расход дымовых газов | G0 | 65000/3600=18,05 м3/с |
Продолжение табл.8
1 | 2 | 3 | 4 | |
Тепловой баланс и паропроизводительность котла | ||||
14 | Коэффициент сохранения тепла | φ, принимаем значение | 0,98 | |
15 | Теплота, отданная дымовыми газами | 0,98×18,05×(1081,5-259,5)= =14540,4 кВт | ||
16 | Расход продувочной воды из барабана | |||
17 | Паропроизводительность | / | 14540,5/[(3290-419)=0,05´ ´(1117-419)]=5 кг/с | |
Расчет пароперегревателя | ||||
18 | Теплота, идущая на перегрев пара | Qпп = Dпп(iпп- i²) | 5,0×(3290-2840)=2250 кВт | |
19 | Энтальпия газов за пароперегревателем | 1081,5-[2250/(0,98×18,050]= =954 кДж/м3 | ||
20 | Температура газов за пароперегревателем | , по i-s диаграмме | 680 ºC | |
21 | Большая разность температур | 750-255=495ºC | ||
22 | Меньшая разность температур | 680-430=250ºC | ||
23 | Температурный напор | (495-250)/ln(495/250)=358,7ºC | ||
24 | Средняя температура дымовых газов | (750+680)/2=715ºC | ||
25 | Живое сечение для прохода газов | По конструктивным характеристикам, fг | 9,13 м2 | |
26 | Скорость движения дымовых газов | 18,05×(715+273)/(9,13×273)= =7,15 м/с | ||
27 | Средняя температура пара | (255+430)/2=342,5 °С | ||
28 | Живое сечение для прохода пара | По конструктивным характеристикам | 3,14×(0,026)2×50/4=0,0265 м2 | |
Продолжение табл.8
1 | 2 | 3 | 4 |
30 | Средняя скорость перегретого пара | 0,06×5,3/0,0265=12 м/с | |
31 | Коэффициент теплоотдачи от греющей среды к стенке | a1 – по номограмме 13 [1] (рис.3) | 0,9×1×1×76=68,9 Вт/(м2·К) |
32 | Коэффициент теплоотдачи | a2 – по номограмме 15 [1] (рис.5) | 936 Вт/ (м2·К) |
33 | Коэффициент тепловой эффективности | Принимаем значение | 0,61 |
34 | Коэффициент теплопередачи | 0,61×68,9/(1+68,9/936)= =39,13 Вт/ (м2·К) | |
35 | Площадь поверхности пароперегревателя | Fпп | 159 м2 |
36 | Тепловосприятие пароперегревателя | 159×39,13×358,7-10-3= =2231,7 кВт | |
37 | Невязка тепловосприятия | (2250-2231,7)/2250×100=0,81 % | |
Расчет испарителя | |||
38 | Температура газов за испарителем | Принимаем значение | 330°C |
39 | Энтальпия газов за испарителем | По Iг-tг диаграмме | 450 кДж/м3 |
40 | Количество теплоты, отданное газами пароводяной смеси | 18,05×0,98(954-450)= =89153 кВт | |
41 | Средний температурный напор | [(680-255)-(330-255)]/ln[(680-255)/(330- -255)]=201,8 ºC | |
42 | Средняя температура газов | (330+680)/2=505 ºС | |
43 | Живое сечение для прохода газов | По конструктивным характеристикам | 3,25×3,73-60×3,25×0,025= =7,2475 м2 |
Продолжение табл. 8
1 | 2 | 3 | 4 |
45 | Коэффициент теплоотдачи | a1 – по номограмме 13 [1] (рис.3) | 0,9×1×1×85,8=77,3 Вт/ (м2·К) |
46 | Коэффициент использования | Принимаем | 0,6×77,3=46,38 Вт/ (м2·К) |
47 | Тепловосприятие испарителя | 46,38×950×201,8×10-3=8891,5 кВт | |
48 | Невязка тепловосприятий | (9036,7-891,5)/9036,7´ ´100=1,6% | |
Расчет экономайзера | |||
49 | Количество теплоты, отданное водяному экономайзеру | 0,98×18,05(450-259,5)= =3369,7 кВт | |
50 | Энтальпия воды на выходе из экономайзера | 419+3369,7/5=1092 кДж/кг | |
51 | Температура пароводяной смеси на выходе из экономайзера | Табл.5 | 252 ºC |
52 | Живое сечение для прохода газов | 3,25×3,69-56×3,25×0,025= =7,4425 м2 | |
53 | Средняя температура | (330+190)/2=260 ºС | |
54 | Скорость движения дымовых газов | [18.05(260+273)]/ /(7,4425×273)==4,73 м/с | |
55 | Средний температурный напор | [(190-100)(330-252)]/[ln(190-110)/(330- -252)]=84º C | |
56 | Коэффициент теплоотдачи | a1 – по номограмме 14 [1] | 63.8 Вт/ (м2·К) |
57 | Коэффициент использования | 0,72×63,8=45,94 Вт/ (м2·К) |
Продолжение табл. 8
1 | 2 | 3 | 4 |
58 | Тепловосприятие водяного экономайзера | 870×45,94×84×10-3=3357 кВт | |
59 | Невязка тепловосприятий | (3369,7-357)/3369,7×100= =0,4 % | |
Расчет закончен |
Рис.2. Коэффициент теплоотдачи конвекцией для ширм и коридорных гладкотрубных пучков при поперечном омывании
Рис.2а. Поправочный коэффициент для расчета коэффициента теплоотдачи к рис. 2
Рис. 3а. Поправочный коэффициент для расчета коэффициента теплоотдачи к рис. 3
Рис. 3. Коэффициент теплоотдачи конвекцией для шахматных гладкотрубных пучков при поперечном омывании
Рис. 4. Коэффициент теплоотдачи конвекцией при продольном омывании дымовых газов
Рис.4а. Поправочные коэффициенты для расчета коэффициента теплоотдачи
к рис. 4
Список литературы.
1. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / Под общ. ред. Н.В. Кузнецова М.: Энергия, 1973. 296 с.
2. Котлы-утилизаторы и энерготехнологические агрегаты / А.П. Воинов, В.А. Зайцев, Л.И. Куперман, Л.Н. Сидельковский. М.: Энергоатомиздат, 1989. 272 с.
3. Воинов А.П., Куперман Л.И., Сушон С.П. Паровые котлы на отходящих газах. Киев: Вища школа, 1983. 176 с.
4. Котлы-утилизаторы и котлы энерготехнологические (отраслевой каталог) / НИИИНФОРМЭНЕРГОМАШ. М., 1985. 84 с.
5. Газотрубные котлы-утилизаторы и энерготехнологические котлы / НИИЭкономики. М., 1986. 41 с.